PL243857B1 - Method of generating lift and thrust for horizontal flight of a vertical take-off and landing flying machine while maintaining horizontal flight stability and a machine for implementing this method - Google Patents
Method of generating lift and thrust for horizontal flight of a vertical take-off and landing flying machine while maintaining horizontal flight stability and a machine for implementing this method Download PDFInfo
- Publication number
- PL243857B1 PL243857B1 PL439127A PL43912721A PL243857B1 PL 243857 B1 PL243857 B1 PL 243857B1 PL 439127 A PL439127 A PL 439127A PL 43912721 A PL43912721 A PL 43912721A PL 243857 B1 PL243857 B1 PL 243857B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- machine
- turbines
- nozzles
- flight
- outer ring
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 10
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 230000000981 bystander Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/20—Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/04—Helicopters
- B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
- B64C27/10—Helicopters with two or more rotors arranged coaxially
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
- B64C29/02—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/001—Flying saucers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Toys (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Sposób uzyskiwania siły nośnej i siły ciągu do lotu poziomego maszyny latającej pionowego startu i lądowania z zachowaniem poziomej stabilności lotu maszyny polegający na zasysaniu powietrza atmosferycznego do przestrzeni utworzonej pomiędzy współosiowo osadzonymi wielołopatkowymi turbinami, górną i dolną, obracającymi się przeciwbieżnie i odprowadzaniu go na zewnątrz pod maszynę, w którym stożkowe turbiny (2, 18) osadza się szerszymi podstawami skierowanymi do siebie, na łożyskach (4, 16) obustronnie zamocowanych wzdłuż krawędzi pierścienia zewnętrznego (12), który przymocowany jest na dystansach (13) od wewnątrz do korpusu centralnego (6) o kształcie stożka ściętego, na którym za pośrednictwem silników liniowych mocuje się obie turbiny (2, 18) od strony ich mniejszych podstaw. Powietrze nagromadzone pod ciśnieniem w tak utworzonej przestrzeni sprężania powietrza wyrzuca się na zewnątrz pierścienia zewnętrznego (12) poprzez wbudowane w nim na obwodzie dysze napędowe (15A, 15C) w celu uzyskania pożądanej siły ciągu do lotu poziomego lub dysze stabilizacyjne w celu uzyskania stabilizacji obrotowej korpusu centralnego (6). Przedmiotem wynalazku jest także maszyna do realizacji tego sposobu.A method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of a vertical take-off and landing flying machine while maintaining the horizontal stability of the machine's flight, consisting in sucking atmospheric air into the space created between coaxially mounted multi-blade turbines, upper and lower, rotating in opposite directions, and discharging it outside under the machine , in which the conical turbines (2, 18) are mounted with their wider bases facing each other, on bearings (4, 16) mounted on both sides along the edges of the outer ring (12), which is attached to the central body (6) on spacers (13). ) in the shape of a truncated cone on which both turbines (2, 18) are mounted on the side of their smaller bases using linear motors. The air accumulated under pressure in the air compression space thus created is thrown outside the outer ring (12) through the drive nozzles (15A, 15C) built into it on its circumference to obtain the desired thrust force for horizontal flight or stabilizing nozzles to obtain rotational stabilization of the body. central (6). The invention also concerns a machine for implementing this method.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób uzyskiwania siły nośnej i siły ciągu do lotu poziomego maszyny latającej pionowego startu i lądowania z zachowaniem poziomej stabilności lotu maszyny oraz maszyna do realizacji tego sposobu, mające zastosowanie w lotnictwie do transportu ludzi, towarów, do przeprowadzania wizji lokalnych, patrolowania terenu, filmowania, skanowania, czy w akcjach ratowniczych poszukiwawczych.The subject of the invention is a method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of a flying machine for vertical take-off and landing while maintaining horizontal stability of the machine's flight, and a machine for implementing this method, applicable in aviation for transporting people and goods, for carrying out local inspections, patrolling the area, filming, scanning, or in search and rescue operations.
Z chińskiego zgłoszenia wzoru użytkowego CN107140205A znany jest pojazd lotniczy pionowego startu i lądowania typu dyskowego, który składa się z nadwozia, dwóch wentylatorów i czterech drzwi powietrznych, w którym przekrój nadwozia ma konstrukcję owalną, a dwa końce małej osi nadwozia rozciągają się i tworzą zewnętrzne występy. W korpusie jest utworzona wnęka, dwa wentylatory są umieszczone szeregowo na górze wnęki, a cztery drzwi powietrzne są umieszczone na dolnej ścianie wnęki. Według wynalazku wentylatory i drzwi powietrzne są zamontowane we wnękach korpusu, co zapobiega odsłonięciu łopatek wentylatorów o dużej prędkości.From the Chinese utility model application CN107140205A, there is known a disc-type vertical take-off and landing aircraft vehicle, which consists of a body, two fans and four air doors, in which the cross-section of the body has an oval structure, and the two ends of the small axis of the body extend and form external projections . A cavity is formed in the body, two fans are placed in series on the top of the cavity, and four air doors are placed on the lower wall of the cavity. According to the invention, fans and air doors are mounted in cavities of the body, which prevents exposure of high-speed fan blades.
Z polskiej dokumentacji zgłoszenia P.311837 znany jest statek latający pionowego wznoszenia się i opadania. W korpusie wbudowany jest silnik, który napędza sprężarkę. Pod sprężarką znajduje się komora sprężonego powietrza. Sprężone powietrze przepływa kanałami do dysz wylotowych, znajdujących się na obwodzie korpusu. Wypływające z odpowiednią prędkością, powietrze z dysz wylotowych opływa górną powierzchnię korpusu. Powietrze to, na krawędzi tworzącej wlot do sprężarki, jest ponownie zasysane przez sprężarkę. Powietrze opływające z odpowiednią prędkością, górną powierzchnię korpusu zmniejsza ciśnienie statyczne bezpośrednio nad powierzchnią korpusu. Różnica ciśnień pod korpusem i nad korpusem daje siłę nośną statkowi latającemu.From the Polish documentation of application P.311837, a vertical climb and descent aircraft is known. There is a motor built into the body that drives the compressor. There is a compressed air chamber under the compressor. Compressed air flows through channels to the outlet nozzles located on the perimeter of the body. Air flowing out at the appropriate speed from the outlet nozzles flows around the upper surface of the body. This air, at the edge forming the compressor inlet, is again sucked in by the compressor. Air flowing at the appropriate speed over the upper surface of the body reduces the static pressure directly above the body surface. The difference in pressure above and below the body gives lift to the aircraft.
W dokumentacji zgłoszenia europejskiego EP1384662A1 ujawniono mikro samolot VTOL składający się z pierwszego i drugiego wirnika kanałowego wzajemnie wyrównanych i oddalonych względem wspólnej osi, którego śmigła są napędzane obrotowo we wzajemnie przeciwnych kierunkach. Pomiędzy dwoma wirnikami kanałowymi umieszczony jest kadłub i układ skrzydeł utworzony przez profile skrzydeł tworzące konfigurację X lub H i wyposażone w klapy sterujące.European application EP1384662A1 discloses a VTOL micro-plane consisting of first and second channel rotors mutually aligned and spaced relative to a common axis, the propellers of which are rotated in mutually opposite directions. Between the two channel rotors there is a fuselage and a wing system formed by wing profiles forming an X or H configuration and equipped with control flaps.
Z dokumentacji zgłoszenia europejskiego EP1396423A1 znany jest samolot VTOL zawierający pierwszy i drugi wirnik kanałowy umieszczony na końcach kadłuba pionowego i którego śmigła są napędzane tak, aby obracały się we wzajemnie przeciwnych kierunkach. Klapy sterujące do orientacji i lotu poprzecznego są czynnie połączone co najmniej z dolnym wirnikiem kanałowym.From the documentation of the European application EP1396423A1, a VTOL aircraft is known containing the first and second duct rotors placed at the ends of the vertical fuselage and whose propellers are driven to rotate in mutually opposite directions. The control flaps for orientation and lateral flight are actively connected to at least the lower channel rotor.
Z dokumentacji polskiego zgłoszenia P.350150 znany jest pojazd powietrzny-latający dysk podobny do dysku sportowego, który zbudowany jest z kabiny, do której zamocowane są na ułożyskowaniu dwie turbiny, górna i dolna, mające od strony wewnętrznej pod stałą konstrukcją turbiny wzdłuż płatów nośnych tarcze tytanowe, na które działają strumienie gazów silników odrzutowych, napędzających górną turbinę w prawo, a dolną w lewo. Kabina podczas obrotów turbin stoi w miejscu i nie obraca się, a siła odśrodkowa turbin podczas obrotów sprawia, że płaty nośne podnoszą się do góry do 30°, a przy wyższych obrotach turbiny podnoszą z niebywałą łatwością cały pojazd-dysk do góry na żądaną wysokość. Ciśnienie gazów i powietrza, praca turbin stabilizują poziomo i grawitacyjnie pojazd-dysk, a także korzystnie zmniejszają grawitacyjne przyciąganie ziemskie. Następnie przekłada się strumienie gazów na zewnątrz turbin. Lot poziomy dysku i ciśnienie opływowe powietrza zamyka szczelnie pojazd, automatycznie podnosi na zewnątrz sterownicę i pojazd-dysk uzyskuje sprawność sterowniczą samolotu odrzutowego. Droga lądowania jest odwrotna. Hamujemy silnikami, a gdy pojazd zaczyna opadać, przekładamy z powrotem strumienie gazów na tarcze turbin i lądujemy w dowolnym miejscu. Pojazd ma platformę, wypełnioną komorowo w 4/5 styropianem, która umożliwia lądowanie na wodzie. Ponadto kabina turbiny, sterownica i platforma wykonane są z blachy tytanowej.From the documentation of the Polish application P.350150, there is known an air vehicle - a flying disc similar to a sports disc, which is composed of a cabin to which two turbines are mounted on bearings, the upper and the lower one, with discs on the inside under the fixed turbine structure along the supporting airfoils. titanium, which are acted upon by jet engine gas streams that drive the upper turbine to the right and the lower turbine to the left. During the rotation of the turbines, the cabin stands still and does not rotate, and the centrifugal force of the turbines during rotation causes the supporting lobes to rise up to 30°, and at higher revolutions, the turbines lift the entire disc vehicle up to the desired height with incredible ease. The pressure of gases and air and the operation of turbines stabilize the disc vehicle horizontally and gravitationally, and also positively reduce the gravitational attraction of the Earth. Then the gas streams are transferred outside the turbines. The horizontal flight of the disk and the air flow pressure close the vehicle tightly, automatically lifts the control box outwards and the disk vehicle gains the steering efficiency of a jet airplane. The landing path is the opposite. We brake the engines, and when the vehicle begins to descend, we transfer the gas streams back to the turbine discs and land anywhere. The vehicle has a platform, 4/5 filled with polystyrene, which allows landing on water. In addition, the turbine cabin, steering wheel and platform are made of titanium sheet.
Z dokumentacji amerykańskiego zgłoszenia US3584810A znany jest samolot VTOL zawierający płatowiec, górne i dolne elementy podnoszące wirnika zamocowane na wspomnianym płatowcu, przystosowane do obracania się w przeciwnych kierunkach w zasadniczo równoległych płaszczyznach z zasadniczo równymi prędkościami, zasadniczo równe górne i dolne pierścieniowe osłony rozmieszczone wzdłuż wspólnej osi na wspomnianym płatowcu przymocowany do wspomnianego płatowca, wspomniany górny element podnoszący wirnika może się obracać we wspomnianej górnej osłonie, wspomniany dolny element podnoszący wirnika obraca się we wspomnianej dolnej osłonie, obudowa pilotów zamontowana na wspomnianym płatowcu pomiędzy wspomnianymi górnym i dolnym elementem podnoszącym wirnika zasadniczo na wspomnianej osi, środki silnika do obracania każdego ze wspomnianych elementów podnoszących wirnik, wspomniane środki silnikowe umieszczone w przestrzeni pomiędzy wspomnianą górną i dolną osłoną i mające górną i dolną moc wyjściową, rozciągające się do przestrzeni otoczonej wspomnianymi górnymi i dolnymi osłonami i oddalone od wspomnianej osi, środki napędowe operacyjnie podłączenie wspomnianych górnych i dolnych środków wyjściowych mocy do wspomnianego górnego i dolnego wirnika podnoszącego elementy wirnika, oraz środki sterujące działające w celu selektywnej zmiany ciągu wspomnianych elementów podnoszących wirnika względem siebie.US patent application US3584810A discloses a VTOL aircraft comprising an airframe, upper and lower rotor lift members mounted on said airframe, adapted to rotate in opposite directions in substantially parallel planes at substantially equal speeds, substantially equal upper and lower annular shrouds arranged along a common axis on said airframe attached to said airframe, said upper rotor lift member pivotable in said upper shroud, said lower rotor lift member pivotable in said lower shroud, a pilot housing mounted on said airframe between said upper and lower rotor lift members substantially on said axles, motor means for rotating each of said rotor lifting means, said motor means disposed in the space between said upper and lower casings and having upper and lower power outputs, extending into the space surrounded by said upper and lower casings and spaced from said axle, means driving operably connecting said upper and lower power output means to said upper and lower rotor lifting elements of the rotor, and control means operable to selectively vary the thrust of said rotor lifting elements relative to each other.
Z dokumentacji zgłoszenia amerykańskiego US4214720A znany jest latający dysk zdolny do pionowego startu, zawisu lub lotu poziomego z napędem. Tarcza zawiera tarczowe skrzydło, które jest okrągłe i ma wypukłą powierzchnię na górnej stronie i wklęsłą dolną powierzchnię. Skrzydło zawiera również wewnętrzną krawędź prowadzącą, która wyznacza okrągły otwór wyśrodkowany na pionowej osi środkowej. Łukowate powierzchnie zbiegają się na krawędzi natarcia i na zewnętrznej koncentrycznej krawędzi spływu. Dyskoidalne skrzydło można swobodnie obracać na centralnej konstrukcji nośnej, która podtrzymuje również kokpit. Dwa zestawy łopatek turbiny są przymocowane do tarczowego skrzydła w sąsiedztwie krawędzi natarcia. Silniki wytwarzające ciąg są zamontowane do centralnej konstrukcji nośnej, aby kierować ciąg promieniowo na zewnątrz przez łopatki turbiny. Powoduje to obrót skrzydła tarczowego i powoduje unoszenie się. Kąt ciągu można regulować w taki sposób, aby ciąg był kierowany tylko na jeden lub drugi zestaw łopatek turbiny lub na dowolną wybraną zmianę między skrajnymi położeniami w celu zmiany charakterystyki nośnej. Wokół górnej powierzchni tarczy w sąsiedztwie kokpitu znajduje się zestaw łopatek sprężarki. Łopatki sprężarki obracają się wraz z dyskoidalnym skrzydłem, odbierając i kierując powietrze w dół do centralnej konstrukcji nośnej. Dostarczają powietrze do spalania do silnika i redukują ciśnienie powietrza nad tarczą. Silniki o ciągu poziomym są umiejscowione poniżej wklęsłej powierzchni skrzydła, aby zapewnić ciąg poziomy. Sterowanie i stabilizację obrotową kokpitu i centralnej konstrukcji nośnej zapewnia mechanizm zmiany ciągu.From the documentation of the American application US4214720A, a flying disk capable of vertical take-off, hovering or horizontal flight with power is known. The shield contains a disc wing which is round and has a convex surface on the upper side and a concave lower surface. The wing also includes an internal leading edge that defines a circular opening centered on the vertical center axis. The arcuate surfaces converge on the leading edge and the outer concentric trailing edge. The discoid wing can be rotated freely on the central supporting structure, which also supports the cockpit. Two sets of turbine blades are attached to the disc wing adjacent to the leading edge. Thrust-producing engines are mounted to a central support structure to direct thrust radially outward through the turbine blades. This causes the disc wing to rotate and cause lift. The thrust angle can be adjusted so that thrust is directed only to one or the other set of turbine blades, or to any selected change between extreme positions to change lift characteristics. Around the top surface of the disc adjacent to the cockpit is a set of compressor blades. The compressor blades rotate with the discoidal wing, collecting and directing air down to the central support structure. They supply combustion air to the engine and reduce the air pressure above the disc. Horizontal thrust engines are located below the concave surface of the wing to provide horizontal thrust. Control and rotational stabilization of the cockpit and the central supporting structure are provided by the thrust change mechanism.
Maszyny latające pionowego startu występują w wersjach załogowych - helikoptery oraz bezzałogowych - drony. Oba typy maszyn oraz konstrukcje VTOL wykorzystują pracę obrotową wielu wirników śmigłowych, dzięki którym uzyskują siłę nośną do lotu oraz stabilność.Vertical take-off flying machines come in manned versions - helicopters and unmanned versions - drones. Both types of machines and VTOL structures use the rotation of many propeller rotors, thanks to which they obtain lifting force for flight and stability.
Znane są helikoptery Kamow, w których stosuje się współosiowy przeciwbieżny układ wirników nośnych. Taka konfiguracja nie wymaga stosowania wirnika ogonowego, ponieważ kompensację momentu obrotowego zapewnia drugi, przeciwbieżny wirnik. Pozwala to m.in. na budowanie maszyn zwartych, o mniejszych gabarytach niż porównywalne maszyny w układzie klasycznym, eliminuje straty mocy powodowane przez konieczność transmisji jej części do śmigła ogonowego. Jego brak usuwa również zagrożenie dla personelu naziemnego powstające w konwencjonalnych konstrukcjach.Kamov helicopters are known in which a coaxial counter-rotating rotor system is used. This configuration does not require a tail rotor because torque compensation is provided by a second, counter-rotating rotor. This allows, among other things, to build compact machines with smaller dimensions than comparable machines in a classic system, it eliminates power losses caused by the need to transmit part of it to the tail rotor. Its absence also removes the risk to ground personnel that arises in conventional structures.
Lot poziomy znanych maszyn następuje wyniku zachwiania stanu równowagi poziomej wirnika lub wirników nośnych maszyny i wychylenia wektora ciągu w stronę przeciwną do kierunku lotu. W najnowszych modelach helikopterów za wektor poziomy ciągu odpowiadają osobne napędy śmigłowe. Maszyny te napędzane są różnymi typami silników spalinowych - tłokowych, turbinowych w układach jedno lub wielosilnikowych oraz silników elektrycznych w przypadku dronów. Najnowszą rodziną tego typu statków są maszyny EVTOL (ang. Electric Vertical TakeOff and Landing). Są to maszyny wielowirnikowe o napędzie elektrycznym, będące hybrydą helikoptera z dronem i w niektórych projektach z samolotem, w systemie sterowania ręcznego lub autonomicznego.Horizontal flight of known machines occurs as a result of disturbing the horizontal balance of the rotor or rotors of the machine and deflecting the thrust vector in the direction opposite to the direction of flight. In the latest helicopter models, separate propeller drives are responsible for the horizontal thrust vector. These machines are powered by various types of combustion engines - piston engines, turbine engines in single- or multi-engine systems, and electric engines in the case of drones. The newest family of this type of ships are EVTOL (Electric Vertical TakeOff and Landing) machines. These are multi-rotor machines with electric drive, a hybrid of a helicopter with a drone and, in some projects, with an airplane, in a manual or autonomous control system.
Celem wynalazku jest opracowanie maszyny latającej pionowego startu i lądowania o napędzie elektrycznym, w której uzyskanie poziomego kierunku lotu zachodzi bez konieczności wychylania się maszyny, tj. z zachowaniem stabilności poziomej w ciągu wszystkich faz lotu.The purpose of the invention is to develop an electric vertical take-off and landing flying machine in which a horizontal flight direction is achieved without the need to tilt the machine, i.e. while maintaining horizontal stability during all phases of flight.
Sposób uzyskiwania siły nośnej i siły ciągu do lotu poziomego maszyny latającej pionowego startu i lądowania z zachowaniem poziomej stabilności lotu maszyny polegający na zasysaniu powietrza atmosferycznego do przestrzeni utworzonej pomiędzy współosiowo osadzonymi wielołopatkowymi turbinami, górną i dolną, obracającymi się przeciwbieżnie i odprowadzaniu go na zewnątrz pod maszynę charakteryzuje się według wynalazku tym, że stożkowe turbiny osadza się szerszymi podstawami skierowanymi do siebie, na łożyskach obustronnie zamocowanych wzdłuż krawędzi pierścienia zewnętrznego, który przymocowany jest na dystansach od wewnątrz do korpusu centralnego o kształcie stożka ściętego, na którym za pośrednictwem silników liniowych mocuje się obie turbiny od strony ich mniejszych podstaw. Powietrze nagromadzone pod ciśnieniem w tak utworzonej przestrzeni sprężania powietrza wyrzuca się na zewnątrz pierścienia zewnętrznego poprzez wbudowane w nim na obwodzie dysze napędowe w celu uzyskania pożądanej siły ciągu do lotu poziomego lub dysze stabilizacyjne w celu uzyskania stabilizacji obrotowej korpusu centralnego.A method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of a vertical take-off and landing flying machine while maintaining the horizontal stability of the machine's flight, consisting in sucking atmospheric air into the space created between coaxially mounted multi-blade turbines, upper and lower, rotating in opposite directions, and discharging it outside under the machine characterized by the invention in that the conical turbines are mounted with wider bases facing each other, on bearings mounted on both sides along the edges of the outer ring, which is attached at distances from the inside to the central body in the shape of a truncated cone, on which both are mounted via linear motors. turbines from the side of their smaller bases. The air accumulated under pressure in the air compression space thus created is thrown outside the outer ring through the drive nozzles built into it on its circumference to obtain the desired thrust force for horizontal flight or stabilization nozzles to obtain rotational stabilization of the central body.
Maszyna latająca pionowego startu i lądowania o napędzie elektrycznym wyposażona w systemy łączności, nawigacji i sterowania, zawierająca korpus centralny, do której współosiowo zamocowane są na ułożyskowaniu dwie turbiny wielołopatkowe, górna i dolna, które po uruchomieniu maszyny obracają się w przeciwnych kierunkach charakteryzuje się według wynalazku tym, że korpus centralny ma kształt stożka ściętego i w górnej części ma obwodowo zamocowany silnik liniowy napędu turbiny górnej, a w dolnej części ma obwodowo zamocowany silnik liniowy napędu turbiny dolnej. Pomiędzy silnikami liniowymi zamocowane są sztywne, poziome belki, do których przytwierdzony jest pierścień zewnętrzny. Turbina górna i turbina dolna są stożkowymi turbinami nośnymi, które skierowane są większymi podstawami do siebie i osadzone są na łożyskach magnetycznych zamocowanych obwodowo obustronnie wzdłuż krawędzi pierścienia zewnętrznego. Pierścień zewnętrzny posiada naprzeciwległe umiejscowione co najmniej dwie dysze stabilizujące, pomiędzy którymi znajdują się co najmniej cztery dysze napędowe. Powierzchnia łopat turbiny górnej jest większa od powierzchni łopat turbiny dolnej.An electric vertical take-off and landing flying machine equipped with communication, navigation and control systems, containing a central body to which two multi-blade turbines, upper and lower, are coaxially mounted on the bearings, which rotate in opposite directions after the machine is started, characterized according to the invention in that the central body has the shape of a truncated cone and in the upper part it has a peripherally mounted linear motor driving the upper turbine, and in the lower part it has a peripherally mounted linear motor driving the lower turbine. Rigid, horizontal beams are mounted between the linear motors, to which the outer ring is attached. The upper turbine and the lower turbine are conical support turbines whose larger bases are directed towards each other and are mounted on magnetic bearings mounted circumferentially on both sides along the edge of the outer ring. The outer ring has at least two stabilizing nozzles located opposite each other, with at least four drive nozzles between them. The area of the upper turbine blades is larger than the area of the lower turbine blades.
Korzystnie elektroniczne moduły systemów łączności, nawigacji i sterowania znajdują się w górnej części korpusu centralnego, a wewnątrz korpusu centralnego przylegająco do jego ściany umiejscowiona jest komora akumulatorowa, zaś jego wnętrze stanowi przestrzeń załadunkową.Preferably, the electronic modules of communication, navigation and control systems are located in the upper part of the central body, and inside the central body, adjacent to its wall, there is a battery chamber, and its interior is a loading space.
Korzystnie maszyna posiada trójnożne podwozie oraz rampę załadunkową.Preferably, the machine has a three-legged chassis and a loading ramp.
Korzystnie dysze stabilizujące i dysze napędowe zaopatrzone są w klapy o napędzie realizowanym za pomocą silników krokowych.Preferably, the stabilizing and driving nozzles are equipped with flaps driven by stepper motors.
Maszynę według wynalazku cechuje całkowita stabilność pozioma urządzenia w każdej fazie lotu. Po rozpoczęciu procedury startu i uzyskania właściwych obrotów dysków turbinowych dochodzi do żyroskopowego ustabilizowania urządzenia w płaszczyźnie poziomej i jest niezmienna podczas wszystkich faz lotu (start, wznoszenie, lot poziomy, obniżanie pułapu, lądowanie). Sterowanie statkami powietrznymi i dronami polega na specjalistycznym szkoleniu i doświadczeniu operatorów i pilotów oraz w znacznej mierze na wyczuciu wykonywanych manewrów, manewry te bowiem polegają wprowadzeniu dronów w stan nierównowagi, aby uzyskać jakikolwiek manewr w powietrzu. Dzięki stabilności, jaką zapewnia wynalazek, uzyskujemy uproszczenie sterowania, czyli możliwość kierowania urządzeniem przez osoby nieprzeszkolone, bez doświadczenia w sterowaniu statkami powietrznymi i dronami. W przypadku znanych maszyn VTOL wszystkie manewry są bardzo skomplikowane i potrzebne jest specjalne wyszkolenie pilotów lub wymagają one skomplikowanego oprogramowania do lotów autonomicznych, podczas gdy wynalazek rozwiązuje ten problem, ponieważ manewrowanie jest proste i nie wymaga specjalistycznych szkoleń. Praca stożkowych turbin nie zagraża osobom postronnym znajdującym się w pobliżu urządzenia. Żaden z elementów nie zagraża ludziom przebywającym w pobliżu startującej lub lądującej maszyny według wynalazku, brak jest ruchomych śmigieł, w czasie pracy niewidocznych dla osób postronnych, co jest ogromnym zagrożeniem i problemem konstrukcyjnym maszyn VTOL.The machine according to the invention is characterized by complete horizontal stability of the device in every phase of flight. After starting the take-off procedure and obtaining the appropriate rotation of the turbine disks, the device is gyroscopically stabilized in the horizontal plane and remains unchanged during all phases of flight (take-off, climb, horizontal flight, descent, landing). Controlling aircraft and drones relies on specialized training and experience of operators and pilots and, to a large extent, on the sense of the maneuvers performed, as these maneuvers involve putting the drones into a state of imbalance in order to achieve any maneuver in the air. Thanks to the stability provided by the invention, we achieve simplified control, i.e. the ability to operate the device by untrained people, without experience in controlling aircraft and drones. In the case of known VTOL machines, all maneuvers are very complicated and require special training of pilots or require complicated software for autonomous flights, while the invention solves this problem because the maneuvering is simple and does not require specialized training. The operation of the conical turbines does not pose a threat to bystanders near the device. None of the elements pose a threat to people staying near the taking off or landing machine according to the invention, there are no moving propellers, which are invisible to outsiders during operation, which is a huge threat and a design problem of VTOL machines.
Zastosowany kształt pozwala zaoszczędzić energię i jest najbardziej optymalnym aerodynamicznie kształtem w lotnictwie. W znanych dronach awaria jednego silnika powoduje niebezpieczeństwo katastrofy, natomiast system dwóch turbin nośnych jest systemem uproszczonym, przez co mało podatnym na awarie, co zwiększa bezpieczeństwo lotów maszyn typu VTOL. Uproszczony system sterowania nie wymaga zastosowania komputerów ze skomplikowanym oprogramowaniem do wykonywania trudnych manewrów, prosty system awaryjnego lądowania auto rotacyjnego daje możliwość wykonywania lotów w pełni autonomicznych VTOL. Dzięki kształtowi dysku zminimalizowany zostaje wpływ prądów powietrznych na stabilność lotu. Pozycjonowanie korpusu statku automatycznie według biegunów geograficznych, upraszcza wyznaczenie kierunku lotu bez możliwości pomyłki i lotu w niewłaściwym kierunku, pozwala zastosować system kontroli lotów prosty i dokładny.The shape used saves energy and is the most aerodynamically optimal shape in aviation. In known drones, the failure of one engine causes the risk of a catastrophe, while the system of two carrier turbines is a simplified system, which makes it less susceptible to failures, which increases the safety of flights of VTOL machines. The simplified control system does not require the use of computers with complex software to perform difficult maneuvers, a simple auto-rotational emergency landing system enables fully autonomous VTOL flights. Thanks to the disc shape, the impact of air currents on flight stability is minimized. Positioning the ship's body automatically according to the geographic poles simplifies the determination of the flight direction without the possibility of making a mistake and flying in the wrong direction, and allows the use of a simple and accurate flight control system.
Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie maszynę z widocznym rozstawionym trójnożnym podwoziem i opuszczoną rampą załadunkową w widoku z boku, fig. 2 przedstawia schematycznie maszynę w przekroju podłużnym, fig. 3 przedstawia schematycznie podzespoły górnej części maszyny w rozłożeniu, fig. 4 przedstawia schematycznie podzespoły środkowej części maszyny w rozłożeniu, fig. 5 przedstawia schematycznie podzespoły środkowej części maszyny w rozłożeniu, fig. 6 przedstawia schematycznie podzespoły dolnej części maszyny w rozłożeniu, fig. 7 przedstawia schematycznie przekrój poziomy na wysokości środka pierścienia zewnętrznego z zaznaczonym wyrzutem sprężonych w przestrzeni między dyskowej mas powietrza przez dysze napędowe oraz przez dysze stabilizujące, fig. 8 przedstawia schematycznie dyszę napędową, fig. 9 przedstawia maszynę w widoku z boku z zaznaczonym przeciwnym kierunkiem ruchu obrotowego turbin nośnych, fig. 10 przedstawia maszynę w widoku z boku z zaznaczonym kierunkiem przepływu powietrza przez turbiny nośne, fig. 11 przedstawia przekrój pionowy wybranych elementów maszyny oraz ich wzajemne umiejscowienie.The invention is explained in more detail in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 schematically shows the machine with a visible unfolded three-legged chassis and a lowered loading ramp in a side view, Fig. 2 schematically shows the machine in a longitudinal section, Fig. 3 shows schematically the components of the upper part the machine in an exploded view, Fig. 4 schematically shows the components of the middle part of the machine in an exploded view, Fig. 5 shows schematically the components of the middle part of the machine in an exploded view, Fig. 6 shows schematically the components of the lower part of the machine in an exploded view, Fig. 7 shows a schematic horizontal section at the height of the center outer ring with the marked ejection of compressed air masses in the space between the disks through the drive nozzles and through the stabilizing nozzles, Fig. 8 shows a schematic view of the drive nozzle, Fig. 9 shows the machine in a side view with the opposite direction of rotation of the carrier turbines marked, Fig. 10 shows the machine in a side view with the direction of air flow through the carrier turbines marked, Fig. 11 shows a vertical cross-section of selected machine elements and their relative location.
Przyk ład IExample I
Powietrze atmosferyczne zasysane jest do przestrzeni utworzonej pomiędzy współosiowo osadzonymi wirującymi wielołopatkowymi turbinami, górną 2 i dolną 18, obracającymi się przeciwbieżnie i odprowadzane jest na zewnątrz maszyny. Stożkowe turbiny 2, 18 osadza się szerszymi podstawami skierowanymi do siebie, na łożyskach 4, 16 obustronnie zamocowanych na pierścieniu zewnętrznym 12. Pierścień zewnętrzny 12 mocuje się na sztywnych poziomych belkach 13 na zewnątrz korpusu centralnego 6, który ma kształt stożka ściętego. Do korpusu centralnego 6 poprzez silniki liniowe będące napędem turbin nośnych zamocowane są obie turbiny 2, 18 od strony ich mniejszych podstaw. Powietrze nagromadzone pod ciśnieniem w tak utworzonej przestrzeni sprężania powietrza wyrzuca się na zewnątrz pierścienia zewnętrznego 12 poprzez wbudowane w nim na obwodzie dysze napędowe 15A, 15B, 15C, 15D w celu uzyskania pożądanej siły ciągu do lotu poziomego lub dysze stabilizacyjne 14A, 14B w celu uzyskania stabilizacji obrotowej korpusu centralnego 6.Atmospheric air is sucked into the space created between the coaxially mounted rotating multi-blade turbines, upper 2 and lower 18, rotating counter-rotating, and is discharged outside the machine. The conical turbines 2, 18 are mounted with their wider bases facing each other, on bearings 4, 16 mounted on both sides of the outer ring 12. The outer ring 12 is mounted on stiff horizontal beams 13 outside the central body 6, which has the shape of a truncated cone. Both turbines 2, 18 are attached to the central body 6 from the side of their smaller bases via linear motors driving the carrier turbines. The air accumulated under pressure in the air compression space thus created is thrown outside the outer ring 12 through the drive nozzles 15A, 15B, 15C, 15D built into it on its circumference to obtain the desired thrust force for horizontal flight or stabilizing nozzles 14A, 14B to obtain rotational stabilization of the central body 6.
Wymuszone poprzez ruch obrotowy i ustawienie łopatek turbiny nośnej górnej 2 wtłoczenie mas powietrza do przestrzeni między turbinami 2, 18, zwanej przestrzenią między dyskową, na skutek rozszerzającego się ku podstawie korpusu centralnego 6 i przez to zawężającej się przestrzeni, prowadzi do sprężenia mas powietrza, a następnie wymuszonego ruchem obrotowym i ustawieniem łopatek turbiny nośnej dolnej 18 przyspieszenia i wyrzucenia mas powietrza pod maszynę skutkuje wektorem ciągu do ruchu maszyny w pionie. Wyrzut występuje po całym obwodzie turbiny nośnej dolnej 18 pod kątem prostopadłym do kąta nachylenia łopat turbiny, co daje dodatkową stabilizację maszyny.The forcing of air masses into the space between the turbines 2, 18, called the inter-disc space, forced by the rotational movement and positioning of the blades of the upper support turbine 2, as a result of the central body 6 expanding towards the base and thus narrowing the space, leads to the compression of the air masses, and then, the acceleration and ejection of air masses forced under the machine by the rotational movement and positioning of the blades of the lower support turbine 18 results in a thrust vector for the vertical movement of the machine. The ejection occurs around the entire circumference of the lower support turbine 18 at an angle perpendicular to the angle of inclination of the turbine blades, which provides additional stabilization of the machine.
Otwieranie i zamykanie dysz napędowych 15A, 15B, 15C, 15D pozwala na przyspieszanie hamowanie i zmianę kierunku lotu poziomego przy zachowaniu całkowicie nieruchomej pozycji korpusu maszyny w osi poziomej. Przyspieszenie prędkości lotu poziomego uzyskujemy poprzez zwiększenie wyrzutu mas powietrza dyszą lub dyszami napędowymi, uzyskiwane dzięki przyspieszeniu prędkości obrotowej turbiny górnej 2 przy jednoczesnym zachowaniu na stałym poziomie prędkości obrotowej turbiny nośnej dolnej 18. Dodatkowo wtłoczone w ten sposób powietrze zasila dysze napędowe zwiększając siłę ciągu lotu poziomego a zachowanie stałych obrotów turbiny nośnej dolnej 18 nie powoduje zmiany pułapu lotu. Dzięki tak uzyskanej stabilności maszyny zbędne jest instalowanie drążka lub drążków sterowych, ponieważ cały lot we wszystkich jego fazach polega na zadaniu pułapu lotu i osiągnięciu go dzięki pracy turbin nośnych 2, 18 oraz wyznaczeniu kierunku i prędkości lotu poprzez otwarcie lub zamknięcie odpowiedniej dyszy napędowej. Podczas pracy turbin nośnych o zmiennych prędkościach obrotowych i przeciwnym kierunku obrotu (Fig. 9) dochodzi do oddziaływania obrotowego ruchu bezwładności na korpus maszyny. W celu przeciwdziałaniu temu zjawisku w pierścieniu zewnętrznym 12 umieszczone są minimum dwie dysze stabilizujące prawa i lewa 14A, 14B, które po otwarciu klap jednej z nich 11A, 11B wyrzucają sprężone masy powietrza z przestrzeni między dyskowej skierowane skośnie w osi poziomej (Fig. 7) dając wektor ciągu ruchu obrotowego działającego na pierścień zewnętrzny 12 wraz z korpusem maszyny działając przeciwnie i z odpowiednią siłą do ruchu bezwładności obrotowej korpusu do uzyskania bezruchu obrotowego korpusu maszyny latającej. Dodatkową możliwością uzyskania stabilności poziomej jest opcjonalna możliwość wykorzystania dysków turbin nośnych jako żyroskopów stabilizujących przy odpowiednim rozmieszczeniu masy.Opening and closing the drive nozzles 15A, 15B, 15C, 15D allows for acceleration, braking and changing the direction of horizontal flight while maintaining a completely stationary position of the machine body in the horizontal axis. Acceleration of the horizontal flight speed is achieved by increasing the ejection of air masses through the nozzle or drive nozzles, achieved by accelerating the rotational speed of the upper turbine 2 while maintaining the rotational speed of the lower lift turbine 18 at a constant level. Additionally, the air injected in this way feeds the drive nozzles, increasing the thrust force of horizontal flight and maintaining constant revolutions of the lower lift turbine 18 does not change the flight ceiling. Thanks to the stability of the machine thus obtained, there is no need to install a stick or control sticks, because the entire flight in all its phases consists in setting the flight ceiling and achieving it thanks to the operation of the carrier turbines 2, 18 and determining the direction and speed of the flight by opening or closing the appropriate propulsion nozzle. During the operation of carrier turbines with variable rotational speeds and the opposite direction of rotation (Fig. 9), the rotational inertia movement affects the machine body. In order to counteract this phenomenon, at least two right and left stabilizing nozzles 14A, 14B are placed in the outer ring 12, which, after opening the flaps of one of them 11A, 11B, throw out compressed air masses from the space between the discs, directed obliquely in the horizontal axis (Fig. 7). giving a vector of rotational motion acting on the outer ring 12 together with the body of the machine, acting in the opposite direction and with the appropriate force to the movement of the rotational inertia of the body to obtain rotational immobility of the body of the flying machine. An additional possibility of achieving horizontal stability is the optional possibility of using the support turbine disks as stabilizing gyroscopes with appropriate mass distribution.
Przykład IIExample II
Korpus centralny 6 w kształcie stożka ściętego posiada w ścianach utworzoną po obwodzie przestrzeń akumulatorową 7 oraz wydzieloną z przestrzeni załadunkowej przestrzeń przeznaczoną na moduły sterowania, nawigacji i łączności 5, zamkniętą od góry, umożliwiającą łączność systemów, kopułą 1. Od dołu korpus centralny 6 zamknięty jest otwieraną rampą załadunkową 20. Do korpusu centralnego 6 trwale przymocowane są i zasilane siłowniki silników elektrycznych liniowych 3, 17. Stojany tych silników 3, 17 trwale są połączone z turbinami nośnymi: górną 2 i dolną 18. Silniki liniowe 3, 17 mają w przekroju kształt znany z pociągów magnetycznych, dający napęd i stabilność połączenia turbin 2, 18 z korpusem centralnym 6. Pierścień zewnętrzny 12 jest połączony trwale z korpusem centralnym 6 za pomocą belek 13 połączenia sztywnego. Turbiny nośne 2, 18 połączone są z pierścieniem zewnętrznym 12 przy pomocy łożysk magnetycznych 4, 16 umożliwiających pracę obrotową obu turbin 2, 18 na poduszce magnetycznej. Do korpusu centralnego 6 zamocowane jest trójnożne podwozie 19. W pierścieniu zewnętrznym 12 znajdują się dwie dysze stabilizujące 14A, 14B oraz cztery dysze napędowe 15A, 15B, 15C, 15D, które zaopatrzone są w klapy 10A, 10B, 10C, 10D, których ruch regulowany jest za pomocą silników krokowych 8A, 8B, 8C i 8D, będących napędem otwierania i zamykania całkowitego lub częściowego dyszy w celu uzyskania wektora ciągu lotu poziomego. Elektroniczne moduły systemów łączności, nawigacji i sterowania znajdują się w górnej części korpusu centralnego 6. Wewnątrz korpusu centralnego 6 przylegająco do jego ściany umiejscowiona jest komora akumulatorowa 7. Wnętrze korpusu centralnego 6 stanowi przestrzeń załadunkową. Maszyna posiada trójnożne podwozie 19 oraz rampę załadunkową 20. Dysze stabilizujące 14A, 14B i dysze napędowe 15A, 15B, 15C, 15D zaopatrzone są w klapy o napędzie realizowanym za pomocą silników krokowych.The central body 6 in the shape of a truncated cone has a battery space 7 created on its perimeter in the walls and a space separated from the loading space for control, navigation and communication modules 5, closed at the top with a dome 1, enabling system communication. The central body 6 is closed at the bottom opening loading ramp 20. The actuators of linear electric motors 3, 17 are permanently attached and powered to the central body 6. The stators of these motors 3, 17 are permanently connected to the support turbines: upper 2 and lower 18. The linear motors 3, 17 have the shape in cross-section known from magnetic trains, providing drive and stability of the connection of the turbines 2, 18 with the central body 6. The outer ring 12 is permanently connected to the central body 6 using beams 13 of a rigid connection. The support turbines 2, 18 are connected to the outer ring 12 by means of magnetic bearings 4, 16 enabling rotation of both turbines 2, 18 on the magnetic cushion. A three-legged chassis 19 is attached to the central body 6. In the outer ring 12 there are two stabilizing nozzles 14A, 14B and four driving nozzles 15A, 15B, 15C, 15D, which are equipped with flaps 10A, 10B, 10C, 10D, the movement of which is adjustable. is using stepper motors 8A, 8B, 8C and 8D, which drive the complete or partial opening and closing of the nozzle in order to obtain the horizontal flight thrust vector. Electronic modules of communication, navigation and control systems are located in the upper part of the central body 6. Inside the central body 6, adjacent to its wall, there is a battery compartment 7. The interior of the central body 6 is a loading space. The machine has a three-legged chassis 19 and a loading ramp 20. Stabilizing nozzles 14A, 14B and driving nozzles 15A, 15B, 15C, 15D are equipped with flaps driven by stepper motors.
Wyrzut następuje po otwarciu klap 10A, 10B, 10C, 10D dysz napędowych 15A, 15B, 15C, 15D oraz klap 11A, 11B dysz stabilizujących 14A, 14B. Wyrzut sprężonych mas powietrza skutkuje wytworzeniem wektora ciągu lotu poziomego skierowanego promieniście od środka korpusu centralnego 6 dającego napęd do lotu poziomego w kierunku przeciwnym do umiejscowienia dyszy. Po otwarciu klap 11A, 11B dysz stabilizujących 14A, 14B i wyrzuceniu sprężonych mas powietrza poprzez dyszę w kierunku skośnym poziomym skutkuje wektorem ciągu nadającym korpusowi centralnemu 6 maszyny ruch obrotowy w kierunku prawym (patrząc od góry) mającym na celu stabilizację bezwładności obrotowej korpusu centralnego 6 maszyny, będącej skutkiem różnej prędkości obrotowej przeciwbieżnej turbin nośnych 2, 18.The ejection takes place after opening the flaps 10A, 10B, 10C, 10D of the drive nozzles 15A, 15B, 15C, 15D and the flaps 11A, 11B of the stabilizing nozzles 14A, 14B. The ejection of compressed air masses results in the creation of a horizontal flight thrust vector directed radially from the center of the central body 6, providing the drive for horizontal flight in the direction opposite to the location of the nozzle. After opening the flaps 11A, 11B of the stabilizing nozzles 14A, 14B and throwing the compressed air masses through the nozzle in an oblique horizontal direction, it results in a thrust vector giving the central body 6 of the machine a rotational movement in the right direction (seen from the top) aimed at stabilizing the rotational inertia of the central body 6 of the machine , resulting from the different counter-rotating speed of the lift turbines 2, 18.
System napędu aerodynamicznego maszyny umożliwia lot przy zachowaniu całkowitej stabilności poziomej maszyny w każdej fazie lotu, przy braku potrzeby wykonywania jakichkolwiek manewrów korpusem maszyny w celu zmiany kierunku lotu i wysokości. Jest to możliwe dzięki pracy obrotowej turbin nośnych maszyny: górnej 2 i turbiny nośnej dolnej 18, pracujących przeciwbieżnie (Fig. 9), sprężających powietrze do wyrzutu pod maszynę (Fig. 10), dzięki któremu uzyskujemy siłę nośną do lotu pionowego oraz sprężonemu w przestrzeni między turbinami, zwanej przestrzenią między dyskową, masą powietrza i wyrzucanym stamtąd poprzez dysze napędowe (Fig. 7) dające wektor ciągu do lotu poziomego. Występujący w tego typu maszynach ruch bezwładności korpusu maszyny będący skutkiem różnej prędkości obrotowej turbin nośnych pracujących przeciwbieżnie (Fig. 9) w poszczególnych fazach lotu jest rozwiązany poprzez zastosowanie dysz stabilizujących prawej i lewej 14A, 14B, dających siłę ciągu do ruchu obrotowego w kierunku przeciwnym do obrotów bezwładności korpusu maszyny. Dysze stabilizujące 14A, 14B zasilane są sprężonymi masami powietrza z przestrzeni między dyskowej poprzez otwarcie klap 11A, 11B, poruszanych silnikami krokowymi 9. Posiadając przykładowo cztery dysze napędowe 15A, 15B, 15C, 15D rozmieszczone symetrycznie po obwodzie, maszyna może zmieniać kierunek lotu poprzez ich otwieranie i zamykanie bez potrzeby wykonywania jakiegokolwiek ruchu lub manewru korpusu głównego maszyny latającej. Możliwe jest nawigowanie maszyny latającej poprzez przypisanie na przykład dyszy napędowej 15A do północnego bieguna magnetycznego i stabilizowanie korpusu maszyny w każdej fazie lotu tak, aby dysza napędowa 15A była skierowana na północ, dzięki czemu możemy wyznaczać kierunek lotu maszyny za pomocą wartości kątowych azymutu - 0 - 360 stopni od punktu GPS A do punktu GPS B i nadaniu bezkolizyjnego pułapu lotu. W przestrzeni ładunkowej korpusu centralnego 6 możliwe jest umieszczanie kontenerów spedycyjnych na przykład do lotów cargo lub przesyłek kurierskich.The aerodynamic drive system of the machine enables flight while maintaining complete horizontal stability of the machine in every phase of flight, with no need to perform any maneuvers of the machine body to change the flight direction and altitude. This is possible thanks to the rotation of the machine's support turbines: the upper 2 and the lower support turbine 18, working in opposite directions (Fig. 9), compressing the air for ejection under the machine (Fig. 10), thanks to which we obtain the lifting force for vertical flight and compressed in space between the turbines, called the space between the disk, air mass and ejected from there through the drive nozzles (Fig. 7) giving the thrust vector for horizontal flight. The inertia movement of the machine body occurring in this type of machines, resulting from the different rotational speed of the lift turbines operating in opposite directions (Fig. 9) in individual flight phases, is solved by the use of right and left stabilizing nozzles 14A, 14B, which provide the thrust force for rotation in the direction opposite to inertia rotation of the machine body. The stabilizing nozzles 14A, 14B are fed with compressed air masses from the space between the disks by opening the flaps 11A, 11B, moved by stepper motors 9. For example, having four drive nozzles 15A, 15B, 15C, 15D arranged symmetrically around the circumference, the machine can change the direction of flight by means of their opening and closing without the need for any movement or maneuver of the main body of the flying machine. It is possible to navigate a flying machine by, for example, assigning the propulsion nozzle 15A to the north magnetic pole and stabilizing the body of the machine in each phase of flight so that the propulsion nozzle 15A is directed north, thanks to which we can determine the flight direction of the machine using the azimuth angular values - 0 - 360 degrees from GPS point A to GPS point B and providing a collision-free flight ceiling. In the cargo space of the central body 6, it is possible to place forwarding containers, for example for cargo flights or courier shipments.
W ściankach korpusu centralnego 6 na obwodzie zamocowane są akumulatory, a za pomocą systemu sterowania z górnej części korpusu centralnego 6 dostarczana jest energia do silników turbin nośnych 2, 18, przy czym obie turbiny przeciwbieżnie się obracają i górna 2 zasysa powietrze atmosferyczne do przestrzeni między dyskowej, a turbina dolna 18 wyrzuca powietrze pod maszynę. Ciśnienie się zwiększa, powierzchnia łopat górnej turbiny 2 jest większa od powierzchni łopat dolnej turbiny 18, a kąty między turbinami 2, 18 a dyskiem zewnętrznym 12 są takie same. Kształt stożka ściętego daje nam nadciśnienie, w związku z czym, oprócz powietrza wyrzucanego w dół, powietrze kierowane jest do dysz. Jedna dysza jest otwarta i kształt stożka gwarantuje siłę nośną wystarczającą do wypełnienia przestrzeni między dyskowej. Po uzyskaniu stabilności, maszyna podnosi się, a po uzyskaniu zadanej wysokości, zmniejszamy siłę nośną poprzez zmniejszenie prędkości turbin, zwłaszcza dolnej, otwieramy dysze napędowe w celu uzyskania siły ciągu do lotu poziomego, którego stabilność jest efektem właściwości żyroskopowych turbin.Batteries are mounted in the walls of the central body 6 around the circumference, and using the control system from the upper part of the central body 6, energy is supplied to the engines of the carrier turbines 2, 18, with both turbines rotating counter-rotating and the upper one 2 sucking atmospheric air into the space between the disks. , and the lower turbine 18 throws air under the machine. The pressure increases, the area of the blades of the upper turbine 2 is larger than the area of \u200b\u200bthe blades of the lower turbine 18, and the angles between the turbines 2, 18 and the outer disk 12 are the same. The shape of a truncated cone gives us overpressure, so in addition to the air thrown down, the air is directed to the nozzles. One nozzle is open and the cone shape guarantees sufficient lift to fill the inter-disk space. After achieving stability, the machine rises, and after achieving the set height, we reduce the lifting force by reducing the speed of the turbines, especially the lower one, and we open the drive nozzles in order to obtain thrust for horizontal flight, the stability of which is the result of the gyroscopic properties of the turbines.
Wykaz oznaczeń:List of markings:
- kopuła systemów łączności i nawigacji opcjonalnie obserwacyjna- communication and navigation systems dome, optionally observation
- turbina nośna górna- upper support turbine
- liniowy silnik elektryczny napęd turbiny nośnej górnej- linear electric motor driving the upper support turbine
- łożysko magnetyczne turbiny nośnej górnej- magnetic bearing of the upper support turbine
- przestrzeń modułów sterowania, nawigacji i łączności- space for control, navigation and communication modules
- stożek centralny z przestrzenią załadunkową- central cone with loading space
- przestrzeń akumulatorowa w ścianach po obwodzie stożka centralnego- battery space in the walls around the perimeter of the central cone
8A, 8B, 8C, 8D - silniki krokowe napędu klap dysz napędowych8A, 8B, 8C, 8D - stepper motors driving the drive nozzle flaps
- silniki krokowe napędu klap dysz stabilizujących prawej i lewej- stepper motors driving the right and left stabilizing nozzle flaps
10A, 10B, 10C, 10D - klapy dysz napędowych10A, 10B, 10C, 10D - propeller nozzle flaps
11A, 11B - klapy dysz stabilizujących prawej i lewej11A, 11B - right and left stabilizing nozzle flaps
- pierścień zewnętrzny- outer ring
- belki połączenia sztywnego pierścienia zewnętrznego z korpusem stożka centralnego- beams connecting the rigid outer ring with the body of the central cone
14A, 14B - dysze stabilizujące prawa i lewa14A, 14B - right and left stabilizing nozzles
15A, 15B, 15C, 15D - dysze napędowe15A, 15B, 15C, 15D - drive nozzles
- łożysko magnetyczne turbiny nośnej dolnej- magnetic bearing of the lower support turbine
- liniowy silnik elektryczny napęd turbiny nośnej dolnej- linear electric motor driving the lower support turbine
- turbina nośna dolna- lower support turbine
- podwozie maszyny A B C z napędem- A B C machine chassis with drive
- rampa załadunkowa zamykająca przestrzeń załadunkową stożka centralnego.- loading ramp closing the loading space of the central cone.
Claims (5)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439127A PL243857B1 (en) | 2021-10-04 | 2021-10-04 | Method of generating lift and thrust for horizontal flight of a vertical take-off and landing flying machine while maintaining horizontal flight stability and a machine for implementing this method |
| CA3233959A CA3233959A1 (en) | 2021-10-04 | 2022-10-04 | The method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of vertical take-off and landing flying machine while maintaining the horizontal stability of the machine's flight and the machine to implement this metho |
| CN202280071680.9A CN118201847A (en) | 2021-10-04 | 2022-10-04 | Method for obtaining horizontal flight lift and thrust of vertical take-off and landing aircraft while maintaining horizontal flight stability of aircraft and aircraft for implementing same |
| AU2022359219A AU2022359219A1 (en) | 2021-10-04 | 2022-10-04 | The method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of vertical take-off and landing flying machine while maintaining the horizontal stability of the machine's flight and the machine to implement this method |
| IL311958A IL311958A (en) | 2021-10-04 | 2022-10-04 | The method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of vertical take-off and landing flying machine while maintaining the horizontal stability of the machine's flight and the machine to implement this method |
| PCT/PL2022/000058 WO2023059209A1 (en) | 2021-10-04 | 2022-10-04 | The method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of vertical take-off and landing flying machine while maintaining the horizontal stability of the machine's flight and the machine to implement this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439127A PL243857B1 (en) | 2021-10-04 | 2021-10-04 | Method of generating lift and thrust for horizontal flight of a vertical take-off and landing flying machine while maintaining horizontal flight stability and a machine for implementing this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL439127A1 PL439127A1 (en) | 2022-10-17 |
| PL243857B1 true PL243857B1 (en) | 2023-10-23 |
Family
ID=83724481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL439127A PL243857B1 (en) | 2021-10-04 | 2021-10-04 | Method of generating lift and thrust for horizontal flight of a vertical take-off and landing flying machine while maintaining horizontal flight stability and a machine for implementing this method |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118201847A (en) |
| AU (1) | AU2022359219A1 (en) |
| CA (1) | CA3233959A1 (en) |
| IL (1) | IL311958A (en) |
| PL (1) | PL243857B1 (en) |
| WO (1) | WO2023059209A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116620588B (en) * | 2023-07-26 | 2023-09-29 | 济南恒达新科技发展有限公司 | Security monitoring equipment with support structure |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3584810A (en) | 1969-05-08 | 1971-06-15 | Gen Dynamics Corp | Stacked rotor vtol aircraft |
| US4214720A (en) | 1979-02-26 | 1980-07-29 | Desautel Edwin R | Flying disc |
| PL311837A1 (en) | 1995-12-14 | 1997-06-23 | Mieczyslaw Krol | Vertical take off and landing aircraft |
| PL350150A1 (en) | 2001-10-16 | 2003-04-22 | Ferdynand Barbasiewicz | Aircraft in the form of a flying disk |
| USD543928S1 (en) * | 2003-01-23 | 2007-06-05 | Ufoz, Llc | Hovercraft with stacked rotor thruster and winglets |
| ITTO20020666A1 (en) | 2002-07-26 | 2004-01-26 | Fiat Ricerche | VTOL AIRCRAFT |
| ITTO20020667A1 (en) | 2002-07-26 | 2004-01-26 | Fiat Ricerche | MICRO-AIRCRAFT VTOL |
| ITTO20030588A1 (en) * | 2003-07-30 | 2005-01-31 | Fiat Ricerche | FLYING CAR. |
| RU2591103C2 (en) * | 2014-07-08 | 2016-07-10 | Геворг Серёжаевич Нороян | Vertical take-off and landing aircraft |
| CN107140205B (en) | 2017-05-22 | 2023-08-18 | 江西直升机通用航空有限公司 | Disc type vertical take-off and landing aircraft |
| US10676182B2 (en) * | 2017-07-20 | 2020-06-09 | Sikorsky Aircraft Corporation | Tilting coaxial rotor for a rotary wing aircraft |
| CN108706103B (en) * | 2018-06-25 | 2024-04-30 | 陆昕阳 | Dish unmanned aerial vehicle |
-
2021
- 2021-10-04 PL PL439127A patent/PL243857B1/en unknown
-
2022
- 2022-10-04 AU AU2022359219A patent/AU2022359219A1/en active Pending
- 2022-10-04 CA CA3233959A patent/CA3233959A1/en active Pending
- 2022-10-04 IL IL311958A patent/IL311958A/en unknown
- 2022-10-04 CN CN202280071680.9A patent/CN118201847A/en active Pending
- 2022-10-04 WO PCT/PL2022/000058 patent/WO2023059209A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3233959A1 (en) | 2023-04-13 |
| CN118201847A (en) | 2024-06-14 |
| PL439127A1 (en) | 2022-10-17 |
| IL311958A (en) | 2024-06-01 |
| WO2023059209A1 (en) | 2023-04-13 |
| WO2023059209A9 (en) | 2023-05-11 |
| AU2022359219A1 (en) | 2024-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10029785B2 (en) | Aircraft capable of vertical takeoff | |
| US3437290A (en) | Vertical lift aircraft | |
| EP3140190B1 (en) | Vtol aircraft | |
| US9783291B2 (en) | Hybrid axial/cross-flow fan multi-rotor aerial vehicle | |
| US5152478A (en) | Unmanned flight vehicle including counter rotating rotors positioned within a toroidal shroud and operable to provide all required vehicle flight controls | |
| US8596570B1 (en) | Aircraft vehicle centrifugal fan apparatus | |
| EP0661206B1 (en) | An unmanned vertical take-off and landing, horizontal cruise, air vehicle | |
| US6450446B1 (en) | Counter rotating circular wing for aircraft | |
| US6581872B2 (en) | Circular vertical take off & landing aircraft | |
| US3034747A (en) | Aircraft with discoid sustaining airfoil | |
| US10343771B1 (en) | Manned and unmanned aircraft | |
| US11485477B2 (en) | Flying apparatus | |
| BR112015013134B1 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
| CA2195581A1 (en) | Gyro stabilized triple mode aircraft | |
| JP2022544540A (en) | aircraft | |
| US9896196B1 (en) | Manned and unmanned aircraft | |
| JP2020511365A (en) | Vertical takeoff and landing aircraft | |
| JPH05501095A (en) | turbo craft | |
| EP3781479B1 (en) | Personal flight apparatus with vertical take-off and landing | |
| US2944762A (en) | Aircraft | |
| CA3233959A1 (en) | The method of obtaining lift and thrust for horizontal flight of vertical take-off and landing flying machine while maintaining the horizontal stability of the machine's flight and the machine to implement this metho | |
| US20210253239A1 (en) | Tail sitter stop-fold aircraft | |
| WO2002070342A1 (en) | Circular vertical take-off and landing aircraft | |
| Hrishikeshavan et al. | Experimental investigation of performance of a wing-propeller system for a quad-rotor-biplane micro air vehicle | |
| RU2396184C1 (en) | Grebenyuck's rotorcraft |